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作为一类新型的强韧性匹配很好的高性能结构材料，高Cr高Mn奥氏体不锈钢在工业上应用广泛，发电护环用的18Mn-18Cr-0.5N就是其典型代表。在实际生产中，由于受到原子的热运动、晶体的形成条件以及热加工条件等因素的影响，CrMn奥氏体不锈钢中存在各式各样的晶体缺陷，从而影响了材料的强度、韧性等性能。以往关于CrMn奥氏体不锈钢的强韧化机理研究大都从传统的细晶强化、位错强化、固溶强化、析出强化等方面入手，通过理论分析及实验手段进行研究，而采用第一性原理方法从原子层面对CrMn奥氏体晶体缺陷进行模拟计算及理论预测方面，迄今报道很少。本文采用第一性原理方法首先计算了纯γ-Fe中空位模型、“溶质-溶质”模型和“空位-溶质”模型的的形成能、结合能和电子性能；在不含其他合金元素N的情况下，构建并优化了CrMn钢（18Mn-18Cr）中单空位、双空位和多空位三类奥氏体的结构模型，计算并确定了这三类奥氏体的能量稳定性、电子结构特征和力学性能，取得了如下主要结果：在纯γ-Fe中，单空位、双空位和多空位三类奥氏体结构的形成能与结合能随着空位数的增多而逐渐增加，即空位数量越多，空位越容易形成，并趋于形成团簇；第二近邻双空位和直线型三空位分别比第一近邻双空位和三角型三空位更容易存在于纯γ-Fe中。在纯γ-Fe中，单个Mn原子比单个Cr原子更容易固溶于γ-Fe中，且固溶后的结构稳定。总体上讲，Mn-Mn、Cr-Cr和Cr-Mn三类结构奥氏体形成的容易程度次序为：Mn-Mn> Cr-Cr> Cr-Mn，结构稳定性次序为：Mn-Mn> Cr-Mn> Cr-Cr。在纯γ-Fe中，“Mn-Mn”模型中第一近邻结构最容易形成，第二近邻结构次之，第三近邻结构最不容易形成，但是形成后稳定性最好；“Cr-Cr”和“Cr-Mn”模型中第二近邻结构最不容易形成，第一和第三近邻结构均较容易存在于γ-Fe中。在纯γ-Fe“空位-溶质”模型中，“空位-Mn”模型相对于“空位-Cr”模型更容易存在。产生“空位-溶质”模型后，γ-Fe的磁性发生变化，“空位-Cr”第一、第二和第三近邻三种结构奥氏体的磁矩分别为2.01μB/cell-32，7.52μB/cell-32和2.99μB/cell-32，“空位-Mn”结构奥氏体的磁矩分别为2.35μB/cell-32，3.29μB/cell-32和0.73μB/cell-32。确定了最稳定状态的Fe20Cr6Mn6（18Mn-18Cr）结构，该结构产生单空位时，Cr空位最容易形成，且结构稳定；Fe空位最不容易形成，且形成的空位结构最不稳定；Cr、Fe和Mn三种空位结构奥氏体的磁矩分别为：9.80μB/cell-32，4.78μB/cell-32和0μB/cell-32；Cr空位的产生对CrMn钢奥氏体磁性的影响最大，Fe空位的影响次之，而Mn空位的产生对CrMn钢奥氏体的磁性没有影响。最稳定Fe20Cr6Mn6中，直线型三空位结构最容易形成，且结构稳定，双空位结构次之，单空位结构最不容易形成；双空位和三空位结构奥氏体的磁矩分别为6.85μB/cell-32和0μB/cell-32，直线型三空位结构对CrMn奥氏体磁性没有影响。最稳定Fe20Cr6Mn6中，完整晶体的B/G值为1.68，Mn、Fe和Cr单空位结构奥氏体的B/G值大小分别为：1.88、1.57和1.50，这三种空位结构奥氏体的塑形依次降低。双空位和直线型三空位结构奥氏体的B/G值分别为2.27和2.40，均比完整晶体的大，且直线型三空位结构奥氏体的塑性最好。